package com.tzl.mfwl;

/**
 * 分布式id生成器 采用雪花算法
 *
 * @author tang zhilei
 * @date 2022/07/26 14:04
 */
public class IdWorker {
    /** 机器ID 2进制5位 32位减掉1位 31个 */
    private final long workerId;
    /** 机房ID 2进制5位 32位减掉1位 31个 */
    private final long datacenterId;
    /** 代表一毫秒内生成的多个id的最新序号 12位 4096 -1 = 4095 个 */
    private long sequence;
    /** 5位的机器id */
    private static final long WORKER_ID_BITS = 5L;
    /** 这个是二进制运算，就是5 bit最多只能有31个数字，也就是说机器id最多只能是32以内 */
    private static final long MAX_WORKER_ID = ~(-1 << WORKER_ID_BITS);
    /** 5位的机房id */
    private static final long DATACENTER_ID_BITS = 5L;
    /** 这个是一个意思，就是5 bit最多只能有31个数字，机房id最多只能是32以内 */
    private static final long MAX_DATACENTER_ID = ~(-1 << DATACENTER_ID_BITS);
    /** 记录产生时间毫秒数，判断是否是同1毫秒 */
    private long lastTimestamp = -1L;
    /** 设置一个时间初始值 2^41 - 1 差不多可以用69年 */
    private static final long EPOCH = 1585644268888L;
    /** 每毫秒内产生的id数 2 的 12次方 */
    private static final long SEQUENCE_BITS = 12L;
    /** 这个位运算保证始终就是在4096这个范围内，避免你自己传递个sequence超过了4096这个范围 */
    private static final long SEQUENCE_MASK = ~(-1L << SEQUENCE_BITS);
    /** 时间戳需要左移位数 12+5+5=22位 */
    private static final long TIMESTAMP_LEFT_SHIFT =
            SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS + DATACENTER_ID_BITS;
    /** 数据id需要左移位数 12+5=17位 */
    private static final long DATACENTER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS;

    public IdWorker(long workerId, long datacenterId, long sequence) {
        // 检查机房id和机器id是否超过31 不能小于0
        if (workerId > MAX_WORKER_ID || workerId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    String.format(
                            "worker Id can't be greater than %d or less than 0", MAX_WORKER_ID));
        }
        if (datacenterId > MAX_DATACENTER_ID || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    String.format(
                            "datacenter Id can't be greater than %d or less than 0",
                            MAX_DATACENTER_ID));
        }
        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
        this.sequence = sequence;
    }

    /**
     * 这个是核心方法，通过调用nextId()方法，让当前这台机器上的snowflake算法程序生成一个全局唯一的id
     *
     * @return
     */
    public synchronized long nextId() {
        // 这儿就是获取当前时间戳，单位是毫秒
        long timestamp = timeGen();
        if (timestamp < lastTimestamp) {
            throw new RuntimeException(
                    String.format(
                            "Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds",
                            lastTimestamp - timestamp));
        }
        // 下面是说假设在同一个毫秒内，又发送了一个请求生成一个id
        // 这个时候就得把seqence序号给递增1，最多就是4096
        //
        if (lastTimestamp == timestamp) {
            // 这个意思是说一个毫秒内最多只能有4096个数字，无论你传递多少进来，
            sequence = (sequence + 1) & SEQUENCE_MASK;
            // 当某一毫秒的时间，产生的id数 超过4095，系统会进入等待，直到下一毫秒，系统继续产生ID
            if (sequence == 0) {
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            sequence = 0;
        }
        // 这儿记录一下最近一次生成id的时间戳，单位是毫秒
        lastTimestamp = timestamp;
        // 这儿就是最核心的二进制位运算操作，生成一个64bit的id
        // 先将当前时间戳左移，放到41 bit那儿；将机房id左移放到5 bit那儿；将机器id左移放到5 bit那儿；将序号放最后12 bit
        // 最后拼接起来成一个64 bit的二进制数字，转换成10进制就是个long型
        return ((timestamp - EPOCH) << TIMESTAMP_LEFT_SHIFT)
                | (datacenterId << DATACENTER_ID_SHIFT)
                | (workerId << SEQUENCE_BITS)
                | sequence;
    }

    /**
     * 当某一毫秒的时间，产生的id数 超过4095，系统会进入等待，直到下一毫秒，系统继续产生ID
     *
     * @param lastTimestamp
     * @return
     */
    private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
        long timestamp = timeGen();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    /**
     * 获取当前时间戳
     *
     * @return
     */
    private long timeGen() {
        return System.currentTimeMillis();
    }
}
